KR20220018934A - Method for inspecting insulation of a secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 이차 전지의 전지 내부의 절연성을 평가하는 절연 검사 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an insulation inspection method for evaluating the insulation of a battery inside a secondary battery.
리튬 이온 이차 전지 등의 이차 전지(이하, 단순히 「전지」라고도 말함)의 제조 시에 있어서는, 전극체의 내부에 철이나 구리 등의 작은 금속 이물이 혼입되는 경우가 있고, 혼입된 금속 이물에 기인하여 전지에 미소한 내부 단락이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 전지 내부의 절연성을 검사하는 경우가 있다. In the manufacture of secondary batteries such as lithium ion secondary batteries (hereinafter simply referred to as “battery”), small metal foreign substances such as iron or copper may be mixed in the inside of the electrode body. As a result, a small internal short circuit may occur in the battery. For this reason, the insulation inside a battery may be inspected.
이 절연 검사 방법으로서, 이하의 방법이 알려져 있다. 즉, 미리 충전해 둔 전지에 외부 직류 전원을 접속하여 검사 회로를 구성하고, 외부 직류 전원으로부터 전지에, 이 전지의 검사 직전의 검사 전 전지 전압 V0과 동등한 출력 전압 Vb(Vb=V0)를 계속해서 인가한다. 그리고, 이 검사 회로를 흐르는 전원 전류 I의 전류값 Ib(t)가, 거의 일정한 값에 수렴하면, 이 수렴 전류값 Ibs를 검지한다. 다음에, 검지한 수렴 전류값 Ibs가 미리 정한 기준 전류값 Ibk보다도 큰 경우(Ibs>Ibk)에, 당해 전지를 절연성이 낮은(미소한 내부 단락을 발생하고 있는) 불량품으로 판정한다. 또한, 이와 같은 전지의 절연 검사 방법에 관련된 종래 기술로서, 예를 들어 특허문헌 1, 2를 들 수 있다. As this insulation inspection method, the following methods are known. That is, an external DC power supply is connected to the previously charged battery to form a test circuit, and an output voltage Vb (Vb = V0) equal to the battery voltage V0 immediately before the test of the battery is continuously applied from the external DC power supply to the battery. so it is approved Then, when the current value Ib(t) of the power source current I flowing through the inspection circuit converges to a substantially constant value, the convergence current value Ibs is detected. Next, when the detected convergence current value Ibs is larger than the predetermined reference current value Ibk (Ibs>Ibk), the battery is judged as a defective product with low insulation properties (small internal short circuit is generated). Moreover, as a prior art which concerns on the insulation inspection method of such a battery,
그러나, 상술한 절연 검사 방법에서는, 검사 회로를 흐르는 전원 전류 I의 전류값 Ib(t)가 거의 수렴하는 데 시간이 걸리므로, 검사 시간이 길게 걸린다고 하는 문제가 있었다. However, in the above-described insulation inspection method, since it takes time for the current value Ib(t) of the power supply current I flowing through the inspection circuit to substantially converge, there is a problem that the inspection time is long.
본 발명은, 이러한 현 상황을 감안하여 이루어진 것이며, 검사 시간을 짧게 할 수 있는 이차 전지의 절연 검사 방법을 제공하는 것이다. The present invention has been made in view of the current situation, and an object of the present invention is to provide an insulation inspection method for a secondary battery capable of shortening the inspection time.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 양태는, 미리 정한 초기 전하량을 축전한 이차 전지에 외부 직류 전원을 접속하여 검사 회로를 구성하고, 이 검사 회로를 흐르는 전원 전류가 수렴하는 상황에 의해 상기 이차 전지의 절연성을 평가하는 이차 전지의 절연 검사 방법에 있어서, 상기 이차 전지에 대한 전하량과 전지 전압의 관계를 나타내는 전하량-전지 전압 커브에 있어서의 접선의 기울기가 최소가 되는 전하량을 최소 기울기 전하량으로 하고, 상기 최소 기울기 전하량에 있어서의 상기 접선의 기울기를 최소 기울기로 했을 때, 상기 초기 전하량을, 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 2배 이상이 되는 상기 전하량의 범위 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법이다. In one aspect of the present invention for solving the above problems, an external DC power supply is connected to a secondary battery having a predetermined initial charge amount stored therein to configure a test circuit, and the secondary battery In the insulation inspection method of a secondary battery for evaluating the insulation of a battery, the amount of charge at which the slope of the tangent line in the charge amount-battery voltage curve representing the relationship between the amount of charge on the secondary battery and the battery voltage is the minimum is the minimum gradient charge amount, , when the slope of the tangent line in the minimum slope charge amount is the minimum slope, the initial charge amount is selected from within the range of the charge amount in which the slope is at least twice the minimum slope to be.
상술한 절연 검사 방법에서는, 절연 검사 시의 초기 전하량을, 상기의 기울기가 최소 기울기의 2배 이상이 되는 전하량의 범위 내로부터 선택한다. 이 때문에, 기울기의 역수인, 전지의 국소적인 전지 용량(국소 전지 용량)에 대해서 생각하면, 절연 검사 시(초기 전하량)에 있어서의 국소 전지 용량은, 최소 기울기 전하량에 있어서의 국소 전지 용량에 비해, 1/2 이하의 크기밖에 없다. 국소 전지 용량이 작으면, 절연 검사 시, 근소한 전하량의 감소로, 전지 전압이 크게 감소함과 함께, 전원 전류가 크게 증가한다. 이 때문에, 초기 전하량을 최소 기울기 전하량으로서 절연 검사를 행하는 경우에 비해, 전원 전류가 수렴할 때까지의 수렴 시간을 대폭으로 단축할 수 있어, 검사 시간을 대폭으로 단축할 수 있다. In the above-described insulation inspection method, the initial charge amount at the time of the insulation inspection is selected from within the range of the charge amount in which the slope is at least twice the minimum slope. For this reason, when considering the local battery capacity (local battery capacity) of the battery, which is the inverse of the slope, the local battery capacity at the time of the insulation inspection (initial charge amount) is higher than the local battery capacity at the minimum gradient charge amount , only the size of 1/2 or less. When the local battery capacity is small, the battery voltage is greatly reduced due to a slight decrease in the amount of electric charge during insulation inspection, and the power supply current is greatly increased. For this reason, compared with the case where the insulation test is performed using the initial charge amount as the minimum gradient charge amount, the convergence time until the power supply current converges can be significantly shortened, and the test time can be significantly shortened.
또한, 상기의 이차 전지의 절연 검사 방법이며, 상기 초기 전하량을, 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 3배 이상이 되는 상기 전하량의 범위 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법으로 하면 된다. Further, it is the above-described method for inspecting insulation of a secondary battery, wherein the initial charge amount is selected from within the range of the charge amount in which the slope is three times or more of the minimum slope.
상술한 절연 검사 방법에서는, 초기 전하량을, 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 3배 이상이 되는 전하량의 범위 내로부터 선택한다. 이에 의해, 절연 검사 시의 국소 전지 용량은, 초기 전하량을 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 2배 이상이 되는 전하량의 범위 내로부터 선택하는 것보다도 더 작아지므로, 전원 전류가 수렴할 때까지의 수렴 시간을 더욱 단축할 수 있어, 검사 시간을 더욱 단축할 수 있다. In the above-described insulation inspection method, the initial charge amount is selected from within the range of the charge amount in which the slope is three times or more of the minimum slope. Thereby, the local battery capacity at the time of the insulation test becomes smaller than when the initial charge amount is selected from within the range of the charge amount in which the slope is at least twice the minimum slope, so the convergence time until the power supply current converges can be further shortened, and the inspection time can be further shortened.
또한, 상기의 어느 것에 기재된 이차 전지의 절연 검사 방법이며, 상기 초기 전하량을, 상기 최소 기울기 전하량보다도 큰 상기 전하량의 범위 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법으로 하면 된다. In addition, the insulation inspection method of a secondary battery according to any of the above, wherein the initial charge amount is selected from within the range of the charge amount larger than the minimum gradient charge amount.
초기 전하량이 최소 기울기 전하량보다도 작으면, 최소 기울기 전하량보다도 큰 경우에 비해, 전지 온도의 근소한 변동으로, 검사 회로를 흐르는 전원 전류가 크게 변동되는 것을 알아 왔다. 이에 반해, 상술한 절연 검사 방법에서는, 초기 전하량을, 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 2배 이상 또는 상기 기울기가 상기 최소 기울기의 3배 이상이 되고, 또한 최소 기울기 전하량보다도 큰 전하량의 범위 내로부터 선택한다. 이 때문에, 검사 시간을 단축하면서도, 전지 온도의 근소한 변동으로 전원 전류가 크게 변동되는 것을 방지할 수 있다. It has been found that when the initial charge amount is smaller than the minimum gradient charge amount, the power supply current flowing through the test circuit is greatly changed due to a slight change in the battery temperature, compared to the case where the initial charge amount is larger than the minimum gradient charge amount. In contrast, in the above-described insulation inspection method, the initial charge amount is selected from within the range of the amount of charge having the slope at least twice the minimum slope or at least 3 times the minimum slope and greater than the minimum slope charge amount. do. For this reason, while shortening the inspection time, it is possible to prevent a large fluctuation in the power supply current due to a slight fluctuation in the battery temperature.
도 1은 실시 형태에 관한 전지의 사시도이다.
도 2는 실시 형태에 관한 절연 검사 방법을 포함하는 전지의 제조 방법의 흐름도이다.
도 3은 실시 형태에 관해, 전지에 축전한 전하량과, 전지 전압 및 전하량-전지 전압 커브에 있어서의 접선의 기울기의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시 형태에 관해, 전지에 외부 직류 전원을 접속한 검사 회로의 회로도이다.
도 5는 양품 및 불량품의 전지에 대해서, 출력 전압의 인가 계속 시간과, 출력 전압, 전지 전압 및 전원 전류의 전류값의 관계를 모식적으로 도시하는 그래프이다. 1 is a perspective view of a battery according to an embodiment.
2 is a flowchart of a battery manufacturing method including the insulation inspection method according to the embodiment.
3 is a graph showing the relationship between the amount of electric charge stored in the battery and the slope of the tangent line in the battery voltage and electric charge-battery voltage curve according to the embodiment;
4 is a circuit diagram of a test circuit in which an external DC power supply is connected to a battery according to the embodiment.
5 is a graph schematically showing the relationship between the duration of application of the output voltage and the current values of the output voltage, battery voltage, and power supply current for batteries of good and defective products.
이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에 본 실시 형태에 관한 이차 전지(1)(이하, 단순히 「전지(1)」라고도 말함)의 사시도를 도시한다. 이 전지(1)는 직육면체 상자 형상의 전지 케이스(10)와, 이 내부에 수용된 편평 형상 권회형의 전극체(20) 및 전해액(15)과, 전지 케이스(10)에 지지된 정극 단자 부재(30) 및 부극 단자 부재(40) 등으로 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는 정극 활물질로서, 리튬 전이 금속 복합 산화물, 구체적으로는 리튬 니켈 코발트 망간 산화물을, 부극 활물질로서, 탄소 재료, 구체적으로는 흑연을 사용하고 있다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described, referring drawings. 1 is a perspective view of a secondary battery 1 (hereinafter also simply referred to as “
이어서, 상기 전지(1)의 전지 내부의 절연성을 평가하는 절연 검사 방법을 포함하는 전지(1)의 제조 방법에 대해서 설명한다(도 2 내지 도 5 참조). 먼저 「조립 공정 S1」(도 2 참조)에 있어서, 미충전의 전지(1)(도 1 참조)를 조립한다. Next, a method for manufacturing the
다음에, 「첫 충전 공정 S2」(도 2 참조)에 있어서, 조립한 전지(1)를 첫 충전한다. 구체적으로는, 구속 지그(도시하지 않음)를 사용하여, 전지(1)를 전지 두께 방향으로 압축한 상태에서 구속한다. 이 구속 상태에서 첫 충전 공정 S2로부터 후술하는 절연 검사 공정 S6까지 행한다. Next, in the "first charging step S2" (refer to FIG. 2), the assembled
그 후, 전지(1)에 충방전 장치(도시하지 않음)를 접속하여, 환경 온도 20℃에 있어서 정전류 정전압(CCCV) 충전에 의해, 전지(1)를 SOC 90%까지 첫 충전한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 전지(1)에 최대 전하량 QF가 축전된 상태를, SOC 100%로 한다. 이 첫 충전을 SOC 100%까지 행하면, 첫 충전 중에 Li 석출이 발생하기 쉽고, 또한 다음의 고온 에이징 공정 S3에 있어서 정극 활물질이 열화되기 쉽기 때문에, 첫 충전은 SOC 90% 정도 이하로 하는 것이 바람직하다. Thereafter, a charging/discharging device (not shown) is connected to the
다음에, 「고온 에이징 공정 S3」(도 2 참조)에 있어서, 첫 충전한 전지(1)를 환경 온도 63℃의 온도 하에서, 단자 개방된 상태에서 6시간에 걸쳐 방치하여, 고온 에이징한다. 이 고온 에이징을 행하면, 전지(1)의 전지 전압 V는 저하되고, SOC 80% 정도에 상당하는 전지 전압이 된다. Next, in the "high-temperature aging step S3" (refer to FIG. 2), the
다음에, 「냉각 공정 S4」(도 2 참조)에 있어서, 전지(1)를 환경 온도 20℃로 방치하여, 방치 냉각함으로써, 전지 온도를 20℃로 한다. Next, in "cooling step S4" (refer FIG. 2), the
다음에, 「전하량 조정 공정 S5」(도 2 참조)에 있어서, 환경 온도 20℃에서, 정전류 정전압(CCCV) 충전에 의해 전지(1)를 충전하여, 전지(1)에 축전된 전하량 Q가 미리 정한 초기 전하량 Q0이 되도록 조정한다. Next, in the "charge amount adjustment step S5" (refer to FIG. 2), the
여기서, 이 초기 전하량 Q0의 선택 방법에 대해서 설명한다. 전지(1)를 콘덴서라고 생각하면, 전지 전압 V와 전지 용량 C와 전지(1)에 축적된 전하량 Q 사이에서, V=Q/C의 관계가 성립되는(전지 전압 V는 전하량 Q에 비례함) 것이다. 그러나 실제로는, 도 3에 실선으로 나타내는 전하량-전지 전압 커브 CL로부터 판단하도록, 전지 전압 V는 전하량 Q에 비례하고 있지 않다. 즉, 도 3에 파선으로 나타낸 바와 같이, 전하량-전지 전압 커브 CL에 있어서의 접선의 기울기 α(Q)=ΔV/ΔQ는, 전하량 Q의 크기에 따라 변화된다. 또한, 도 3에 도시하는 기울기 α(Q)의 그래프는, SOC 1%마다 얻은 전하량 Q과 전지 전압 V로부터, 기울기 α(Q)=ΔV/ΔQ를 계산하여 얻은 그래프이다. Here, a method for selecting this initial charge amount Q0 will be described. If the
그리고, 전하량 Q의 크기에 따른 국소적인 전지 용량인 국소 전지 용량 Cp(Q)=ΔQ/ΔV를 생각한다. 그러면, 이 국소 전지 용량 Cp(Q)는 상기 기울기 α(Q)의 역수이므로(Cp(Q)=1/α(Q)), 국소 전지 용량 Cp(Q)도 전하량 Q의 크기에 따라 변화되는 것을 알 수 있다. Then, consider the local battery capacity Cp(Q)=ΔQ/ΔV, which is the local battery capacity according to the magnitude of the charge quantity Q. Then, since this local battery capacity Cp(Q) is the reciprocal of the slope α(Q) (Cp(Q)=1/α(Q)), the local battery capacity Cp(Q) also changes according to the magnitude of the charge quantity Q. it can be seen that
따라서, 후술하는 절연 검사 공정 S6을, 이 국소 전지 용량 Cp(Q)가 작아지는(역수의 기울기 α(Q)가 커짐) 초기 전하량 Q0으로 행할수록, 근소한 전하량 Q의 감소로, 전지 전압 V가 크게 감소하고, 또한 후술하는 검사 회로(100)(도 4 참조)를 흐르는 전원 전류 I가 크게 증가한다. 이에 의해, 전원 전류 I가 수렴할 때까지의 수렴 시간 ts를 짧게 할 수 있어, 검사 시간을 짧게 할 수 있다. 그래서, 이에 앞서 전하량 조정 공정 S5에서는, 초기 전하량 Q0으로서, 국소 전지 용량 Cp(Q)가 작아지는, 따라서 기울기 α(Q)가 커지는 초기 전하량 Q0을 선택한다. Therefore, as the insulation inspection step S6 described later is performed with the initial charge amount Q0 at which the local battery capacity Cp(Q) becomes smaller (the slope α(Q) of the reciprocal becomes larger), the battery voltage V decreases due to a slight decrease in the charge amount Q. The power supply current I flowing through the inspection circuit 100 (refer to Fig. 4), which will be described later, greatly increases. Thereby, the convergence time ts until the convergence of the power supply current I can be shortened, and the inspection time can be shortened. Therefore, prior to this, in the charge amount adjustment step S5, as the initial charge amount Q0, an initial charge amount Q0 with a small local battery capacity Cp(Q) and thus a large slope α(Q) is selected.
구체적으로는, 먼저 전하량-전지 전압 커브 CL에 있어서의 접선의 기울기 α(Q)가 최소가 되는 전하량 Q(최소 기울기 전하량 QL) 및 이 최소 기울기 전하량 QL에 있어서의 접선의 기울기 α(QL)(=αL)를 찾아낸다. 본 실시 형태의 전지(1)에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 기울기 α(Q)는 W형의 곡선이며, 전하량 0 내지 전하량 Q3(SOC 0% 내지 SOC 17%)의 범위에서는, 전하량 Q가 많을수록 기울기 α(Q)가 작아지고, 전하량 Q3 내지 전하량 Q5(SOC 17% 내지 SOC 28%)의 범위에서는, 전하량 Q가 많을수록 α(Q)가 커지고, 전하량 Q5 내지 전하량 Q7(SOC 28% 내지 SOC 52%)의 범위에서는, 전하량 Q가 많을수록 α(Q)가 작아지고, 전하량 Q7 내지 전하량 QF(SOC 52% 내지 SOC 100%)의 범위에서는, 전하량 Q가 많을수록 α(Q)가 커진다. 또한, 이 전지(1)에서는, 전하량 Q3(SOC 17%)에 있어서 기울기 α(Q)가 최소가 되므로, 최소 기울기 전하량 QL=Q3이다. Specifically, first, in the charge amount-battery voltage curve CL, the charge amount Q (minimum gradient charge amount QL) at which the slope of the tangent line α(Q) is the minimum and the slope of the tangent line at this minimum slope charge amount QL α(QL) ( =αL). In the
다음에, 초기 전하량 Q0을, 기울기 α(Q)가 최소 기울기 αL의 2배 이상(α(Q)≥2αL)이 되는 전하량 Q의 범위 QR2 내로부터 선택한다. 본 실시 형태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 이 전하량 Q의 범위 QR2는, 3개의 범위 QR2a, QR2b, QR2c로 이루어지고, 범위 QR2a는 0≤Q≤Q2(SOC 0% 내지 SOC 13%), 범위 QR2b는 Q4≤Q≤Q6(SOC 23% 내지 SOC 33%), 범위 QR2c는 Q8≤Q≤QF(SOC 65% 내지 SOC 100%)이다. 초기 전하량 Q0을 이 범위 QR2 내로부터 선택하면, 절연 검사 공정 S6에 있어서의 국소 전지 용량 Cp(Q0)를 최소 기울기 전하량 QL에 있어서의 국소 전지 용량 Cp(QL)에 비해, 1/2 이하의 크기로 할 수 있다. 이에 의해, 절연 검사 공정 S6에 있어서, 최소 기울기 전하량 QL을 초기 전하량 Q0으로 한 경우(Q0=QL)에 비해, 전원 전류 I가 수렴할 때까지의 수렴 시간 ts를 1/2 이하로 대폭으로 단축할 수 있어, 검사 시간을 대폭으로 단축할 수 있다. Next, the initial charge amount Q0 is selected from within the range QR2 of the charge amount Q such that the slope α(Q) is at least twice the minimum slope αL (α(Q)≧2αL). In this embodiment, as shown in Fig. 3, the range QR2 of this charge quantity Q consists of three ranges QR2a, QR2b, QR2c, and the range QR2a is 0≤Q≤Q2 (
또한, 본 실시 형태에서는, 초기 전하량 Q0을, 기울기 α(Q)가 최소 기울기 αL의 3배 이상(α(Q)≥3αL)이 되는 전하량 Q의 범위 QR3 내로부터 선택해도 된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 이 전하량 Q의 범위 QR3은, 2개의 범위 QR3a, QR3b 로 이루어지고, 범위 QR3a는 0≤Q≤Q1(SOC 0% 내지 SOC 12%), 범위 QR3b는 Q9≤Q≤QF(SOC 78% 내지 SOC 100%)이다. 초기 전하량 Q0을 이 범위 QR3 내로부터 선택하면, 절연 검사 공정 S6에 있어서의 국소 전지 용량 Cp(Q0)를 최소 기울기 전하량 QL에 있어서의 국소 전지 용량 Cp(QL)에 비해, 1/3 이하의 크기로 할 수 있다. 이에 의해, 절연 검사 공정 S6에 있어서, 전원 전류 I가 수렴할 때까지의 수렴 시간 ts를 더욱 단축할 수 있어, 검사 시간을 더욱 단축할 수 있다. In the present embodiment, the initial charge quantity Q0 may be selected from within the range QR3 of the charge quantity Q in which the slope α(Q) is three times or more (α(Q)≧3αL) of the minimum slope αL. As shown in Fig. 3, the range QR3 of this charge quantity Q consists of two ranges QR3a and QR3b, the range QR3a is 0≤Q≤Q1 (
또한, 초기 전하량 Q0을, 전술한 전하량 Q의 범위 QR2 중, 최소 기울기 전하량 QL보다도 큰 전하량 Q의 범위 QR2H(QR2b, QR2c), 구체적으로는, Q4≤Q≤Q6(SOC 23% 내지 SOC 33%), Q8≤Q≤QF(SOC 65% 내지 SOC 100%)로부터 선택해도 된다. 또한, 초기 전하량 Q0을, 전술한 전하량 Q의 범위 QR3 중, 최소 기울기 전하량 QL보다도 큰 전하량 Q의 범위 QR3H(QR3b), 구체적으로는 Q9≤Q≤QF(SOC 78% 내지 SOC 100%)로부터 선택해도 된다. 이에 의해, 절연 검사 공정 S6에 있어서, 전지 온도의 근소한 변동으로 전원 전류 I가 크게 변동되는 것을 방지할 수 있다. Further, the initial charge amount Q0 is defined as the range QR2H (QR2b, QR2c) of the charge amount Q larger than the minimum gradient charge amount QL among the range QR2 of the charge amount Q described above, specifically, Q4≤Q≤Q6 (
또한, 본 실시 형태에서는, 상술한 모든 조건을 충족하도록, 초기 전하량 Q0을, 전하량 Q의 범위 QR3H(QR3b), 구체적으로는 Q9≤Q≤QF(SOC 78% 내지 SOC 100%)로부터 선택해도 된다. 본 실시 형태에서는, 구체적으로는, 이 전하량 조정 공정 S5에 있어서, 전지(1)를 SOC 90%로 조정하였다. In the present embodiment, the initial charge amount Q0 may be selected from the range QR3H (QR3b) of the charge amount Q, specifically Q9≤Q≤QF (
다음에, 「절연 검사 공정 S6」(도 2 참조)을 행한다. 이 절연 검사 공정 S6은, 환경 온도 20℃에서 행한다. 절연 검사 공정 S6은, 전압 인가 공정 S61, 전류 검지 공정 S62, 평가 공정 S63을 포함한다. 먼저 「전압 인가 공정 S61」에 있어서, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에, 검사 전 전지 전압 V0과 동등한 출력 전압 Vb(Vb=V0)를 계속해서 인가하여, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에 전원 전류 I를 계속해서 흘린다(도 4 참조). 즉, 전지(1)에 외부 직류 전원 EP를 접속하여, 검사 회로(100)를 구성한다. 구체적으로는, 전지(1)의 정극 단자 부재(30) 및 부극 단자 부재(40)에, 외부 직류 전원 EP의 한 쌍의 프로브 P1, P2를 각각 접촉시킨다. Next, "insulation inspection process S6" (refer FIG. 2) is performed. This insulation inspection process S6 is performed at the environmental temperature of 20 degreeC. The insulation inspection step S6 includes a voltage application step S61, a current detection step S62, and an evaluation step S63. First, in the "voltage application step S61", an output voltage Vb (Vb=V0) equal to the battery voltage V0 before inspection is continuously applied from the external DC power supply EP to the
본 실시 형태에서는, 이 검사 회로(100)의 등가 회로로서, 도 4에 도시하는 등가 회로를 상정하고 있다. 전지(1)의 등가 회로로서는, 전지 용량 C와 전지(1)의 자기 방전 저항 Rp의 병렬 회로로, 전지 저항 Rs를 직렬 접속한 것을 상정하고, 이들에 외부 직류 전원 EP의 출력 전압 Vb를 인가한다. 전지 용량 C는, 전지(1)(전지 성분(1C))의 전지 용량이며, 자기 방전 저항 Rp는, 주로 전지(1)의 내부 단락에 의해 발생하는 저항이며, 전지 저항 Rs는, 전지(1)의 직류 저항이다. 또한, 검사 회로(100)에 있어서, 배선 저항 Rw는, 외부 직류 전원 EP 내 및 외부 직류 전원 EP로부터 프로브 P1, P2까지 분포하는 배선 저항이다. 또한, 접촉 저항 R1은, 외부 직류 전원 EP의 한쪽의 프로브 P1과 전지(1)의 정극 단자 부재(30)의 접촉 저항이며, 접촉 저항 R2는, 외부 직류 전원 EP의 다른 쪽의 프로브 P2와 전지(1)의 부극 단자 부재(40)의 접촉 저항이다. 그리고, 배선 저항 Rw와 접촉 저항 R1, R2와 전지 저항 Rs의 합(Re=Rw+R1+R2+Rs)을 이 검사 회로(100)의 직렬 회로 저항 Re로 한다. In the present embodiment, the equivalent circuit shown in FIG. 4 is assumed as the equivalent circuit of the
또한, 전원 전류 I는, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에 흐르는 전류이며, 자기 방전 전류 Ip는, 자기 방전에 수반하여 전지(1) 내(전지 성분(1C))를 흐르는 자기 방전 전류이다. 또한, 외부 직류 전원 EP는, 자신의 직류 전원 EPE가 발생하는 출력 전압 Vb를 가변 또한 고정밀도로 제어할 수 있는 것 외에, 전압계 EPV를 갖고 있으며, 전지 전압 V(V)를 계측할 수 있다. 또한, 외부 직류 전원 EP는 전류계 EPI를 갖고 있고, 외부 직류 전원 EP(직류 전원 EPE)로부터 전지(1)에 흐르는 전원 전류 I의 전류값 Ib(μA)를 고정밀도로 계측할 수 있다. The power supply current I is a current flowing from the external DC power supply EP to the
전압 인가 공정 S61에서는, 먼저 전류값 Ib=0의 조건 하에서, 외부 직류 전원 EP에 포함되는 전압계 EPV에 의해, 당해 전지(1)의 전지 전압 V(검사 전 전지 전압 V0)를 검지한다. 그 후, 당해 전지(1)에 대해서, 검사 전 전지 전압 V0과 동등한 출력 전압 Vb(Vb=V0)의 인가를 개시한다. In the voltage application step S61, first, under the condition of the current value Ib = 0, the battery voltage V (the battery voltage V0 before inspection) of the
출력 전압 Vb의 인가 개시 후(인가 계속 시간 t=0 이후), 전압 인가 공정 S61과 병행하여, 「전류 검지 공정 S62」를 행한다. 즉, 검사 회로(100)를 흐르는 전원 전류 I의 전류값 Ib(t)를 검지한다. 본 실시 형태에서는, 인가 계속 시간 t가 1sec 경과할 때마다, 외부 직류 전원 EP에 포함되는 전류계 EPI에 의해 전류값 Ib(t)를 검지한다. After the start of application of the output voltage Vb (after the application duration t=0), in parallel with the voltage application step S61, a “current detection step S62” is performed. That is, the current value Ib(t) of the power source current I flowing through the
여기서, 도 5에, 양품 및 불량품의 각 전지(1)에 대해서, 외부 직류 전원 EP에 의한 출력 전압 Vb의 인가 계속 시간 t와, 출력 전압 Vb, 전지 전압 V(t) 및 전원 전류 I의 전류값 Ib(t)의 관계의 개략을 나타낸다. 도 5에 도시한 바와 같이, 어느 전지에 있어서도, 전지 전압 V(t)는 검사 전 전지 전압 V0으로부터 인가 계속 시간 t의 경과와 함께 점차 저하된 후, 인가 계속 시간 t=수렴 시간 ts 이후는, 거의 일정한 값(수렴 전지 전압 Vs)이 된다. 단, 양품의 전지(1)에 비해 불량품의 전지(1)는 전지 전압 V(t)가 크게 저하되므로, 수렴 전지 전압 Vs도 낮은 값이 된다. Here, in Fig. 5, for each of the
한편, 어느 전지에 있어서도, 전류값 Ib(t)는 0(영)으로부터 인가 계속 시간 t의 경과와 함께 점차 증가한 후, 인가 계속 시간 t=수렴 시간 ts 이후는, 거의 일정한 값(수렴 전류값 Ibs)이 된다. 단, 양품의 전지(1)에 비해 불량품의 전지(1)는 전류값 Ib(t)가 크게 증가하므로, 수렴 전류값 Ibs도 큰 값이 된다. On the other hand, in any of the batteries, the current value Ib(t) gradually increases from 0 (zero) with the lapse of the application duration t, and then after the application duration t = the convergence time ts, a substantially constant value (the convergence current value Ibs ) becomes However, since the current value Ib(t) of the
본 실시 형태에서는, 초기 전하량 Q0을, 전술한 바와 같이, α(Q)≥2αL을 충족하는 전하량 Q의 범위 QR2(QR2a, QR2b, QR2c)로부터 선택하고 있다. 또한, 초기 전하량 Q0을, α(Q)≥3αL을 충족하는 전하량 Q의 범위 QR3(QR3a, QR3b)으로부터 선택해도 된다. 본 실시 형태에서는, 구체적으로는, SOC 90%에 상당하는 초기 전하량 Q0을 선택하고 있다. 이에 의해, 초기 전하량 Q0=QL로 한 경우보다도, 수렴 시간 ts가 대폭으로 짧게 할 수 있다. 상세한 실험 결과는 생략하지만, 초기 전하량 Q0=QL로 한 경우보다도, 수렴 시간 ts를, 1/2 이하, 나아가 1/3 이하, 구체적으로는 대략 1/4 정도로 짧게 할 수 있다. 따라서, 절연 검사 공정 S6(전류 검지 공정 S62)에 요하는 검사 시간을 대폭으로 단축할 수 있다. In the present embodiment, the initial charge amount Q0 is selected from the range QR2 (QR2a, QR2b, QR2c) of the charge amount Q satisfying α(Q)≧2αL as described above. Further, the initial charge amount Q0 may be selected from the range QR3 (QR3a, QR3b) of the charge amount Q satisfying α(Q)≧3αL. In this embodiment, specifically, the initial charge amount Q0 corresponding to 90% of SOC is selected. Accordingly, the convergence time ts can be significantly shortened compared to the case where the initial charge amount Q0 = QL. Although detailed experimental results are omitted, the convergence time ts can be made shorter than the case where the initial charge amount Q0 = QL is 1/2 or less, further 1/3 or less, specifically, about 1/4. Therefore, the inspection time required for insulation inspection process S6 (current detection process S62) can be shortened significantly.
덧붙여, 본 실시 형태에서는, 초기 전하량 Q0(SOC 90%에 상당)을 상술한 전하량 Q의 범위 QR2 중, 최소 기울기 전하량 QL보다도 큰 전하량 Q의 범위 QR2H로부터 선택하고 있다. 나아가, 초기 전하량 Q0을, 상술한 전하량 Q의 범위 QR3 중, 최소 기울기 전하량 QL보다도 큰 전하량 Q의 범위 QR3H로부터 선택해도 된다. 이에 의해, 절연 검사 공정 S6(전류 검지 공정 S62)에 있어서, 전지 온도의 근소한 변동으로 전원 전류 I가 크게 변동되는 것을 방지할 수 있다. Incidentally, in the present embodiment, the initial charge amount Q0 (corresponding to 90% SOC) is selected from the range QR2H of the charge amount Q larger than the minimum gradient charge amount QL among the ranges QR2 of the charge amount Q described above. Further, the initial charge amount Q0 may be selected from the range QR3H of the charge amount Q larger than the minimum gradient charge amount QL among the ranges QR3 of the charge amount Q described above. Thereby, in the insulation inspection process S6 (current detection process S62), it is possible to prevent the power supply current I from fluctuating greatly due to a slight fluctuation in the battery temperature.
또한, 이 전류 검지 공정 S62가 종료되면, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에 대한 전압 인가를 정지하여 전압 인가 공정 S61도 종료한다. 그 후, 외부 직류 전원 EP를 전지(1)로부터 이격하고, 또한 구속 지그(도시 외)에 의한 전지(1)의 압축을 해제한다. Further, when the current detection step S62 is finished, the voltage application from the external DC power supply EP to the
또한 별도, 「평가 공정 S63」에 있어서, 검사 회로(100)를 흐르는 전원 전류 I가 수렴하는 상황에 의해, 즉, 전류 검지 공정 S62에서 검지한 수렴 전류값 Ibs의 크기에 기초하여, 전지(1)의 전지 내부의 절연성을 평가한다. 본 실시 형태에서는, 수렴 전류값 Ibs가 기준 전류값 Ibk보다도 큰 경우(Ibs>Ibk)에, 당해 전지(1)를 절연성이 낮고 내부 단락이 발생하고 있는 불량품으로 판정하고, 당해 전지(1)를 제거한다. 한편, 수렴 전류값 Ibs가 기준 전류값 Ibk 이하인 경우(Ibs≤Ibk)에는, 그 전지(1)를 절연성이 높은 양품으로 판정한다. 그 후는 양품의 전지(1)에 대해서 다른 검사 등을 행한다. 이리하여, 전지(1)가 완성된다. Separately, in the "evaluation step S63", depending on the situation in which the power supply current I flowing through the
이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태에 입각해서 설명했지만, 본 발명은 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절히 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다. In the above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to embodiment, It is a range which does not deviate from the summary, It goes without saying that it can be changed and applied suitably.
예를 들어, 실시 형태에서는, 전지(1)의 제조 과정에 있어서 전지(1)의 절연 검사를 행했지만, 이에 한정되지 않는다. 전지(1)의 절연 검사는 자동차 등에 탑재되고, 혹은 단독으로 시장에 놓여진 이후의 사용 완료의 전지(1)에 대해서 행할 수도 있다. For example, in the embodiment, the insulation test of the
또한, 실시 형태의 전압 인가 공정 S61에서는, 외부 직류 전원 EP로부터 전지(1)에 인가하는 출력 전압 Vb를, 인가 계속 시간 t의 경과에 무관하게 일정(Vb=V0)하게 하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이 하여, 전압 인가의 개시 시(인가 계속 시간 t=0)에 있어서의 출력 전압 Vb는, 전지(1)의 검사 전 전지 전압 V0과 동등한 크기(Vb=V0)로 하는 한편, 인가 개시 후의 출력 전압 Vb를 점차 또는 계단 형상으로 상승시키는 방법도 들 수 있다. Further, in the voltage application step S61 of the embodiment, the output voltage Vb applied from the external DC power supply EP to the
1 : 이차 전지(전지)
100 : 검사 회로
S5 : 전하량 조정 공정
S6 : 절연 검사 공정
Q : (전지에 축전한) 전하량
Q0 : 초기 전하량
QL : 최소 기울기 전하량
QR2 : (기울기가 최소 기울기의 2배 이상이 되는 전하량의) 범위
QR2H : (전하량의 범위 QR2 중 최소 기울기 전하량보다도 큰) 범위
QR3 : (기울기가 최소 기울기의 3배 이상이 되는 전하량의) 범위
QR3H : (전하량의 범위 QR3 중 최소 기울기 전하량보다도 큰) 범위
C : 전지 용량
Cp(Q) : 국소 전지 용량
CL : 전하량-전지 전압 커브
α(Q) : (접선의) 기울기
αL : 최소 기울기
I : 전원 전류
Ib(t) : 전류값
EP : 외부 직류 전원 1: secondary battery (battery)
100: check circuit
S5: Charge amount adjustment process
S6: Insulation inspection process
Q: The amount of charge (accumulated in the battery)
Q0: Initial charge
QL: Minimum Gradient Charge
QR2: range (of the amount of charge whose slope is at least twice the minimum slope)
QR2H : Range (larger than the minimum gradient charge amount among the range of charge amount QR2)
QR3: Range (of the amount of charge whose slope is at least 3 times the minimum slope)
QR3H : Range (larger than the minimum gradient charge amount among the range of charge amount QR3)
C: battery capacity
Cp(Q): local cell capacity
CL: charge-cell voltage curve
α(Q) : (tangential) slope
αL: minimum slope
I: power current
Ib(t) : Current value
EP: External DC Power
Claims (3)
상기 이차 전지(1)에 대한 전하량(Q)과 전지 전압(V)의 관계를 나타내는 전하량-전지 전압 커브(CL)에 있어서의 접선의 기울기(α(Q))가 최소가 되는 전하량(Q)을 최소 기울기 전하량(QL)으로 하고, 상기 최소 기울기 전하량(QL)에 있어서의 상기 접선의 기울기(α(QL))를 최소 기울기(αL)로 했을 때,
상기 초기 전하량(Q0)을 상기 기울기(α(Q))가 상기 최소 기울기(αL)의 2배 이상(α(Q)≥2αL)이 되는 상기 전하량(Q)의 범위(QR2) 내로부터 선택하는
이차 전지의 절연 검사 방법. The test circuit 100 is configured by connecting an external DC power supply EP to the secondary battery 1 accumulating a predetermined initial charge amount Q0, and the power supply current I flowing through the test circuit 100 converges. In the secondary battery insulation inspection method for evaluating the insulation of the secondary battery 1 depending on the situation,
The charge amount Q at which the slope (α(Q)) of the tangent line in the charge amount-battery voltage curve CL representing the relationship between the charge amount Q and the battery voltage V for the secondary battery 1 is the minimum When is the minimum gradient charge amount QL, and the slope α(QL) of the tangent line in the minimum gradient charge amount QL is the minimum gradient αL,
Selecting the initial charge amount Q0 from within the range QR2 of the charge amount Q such that the slope α(Q) is at least twice the minimum slope αL (α(Q)≥2αL)
Insulation inspection method for secondary batteries.
상기 초기 전하량(Q0)을 상기 기울기(α(Q))가 상기 최소 기울기(αL)의 3배 이상(α(Q)≥3αL)이 되는 상기 전하량(Q)의 범위(QR3) 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법. According to claim 1,
Selecting the initial charge amount Q0 from within the range QR3 of the charge amount Q such that the slope α(Q) is three times or more (α(Q)≥3αL) of the minimum slope αL Insulation inspection method for secondary batteries.
상기 초기 전하량(Q0)을 상기 최소 기울기 전하량(QL)보다도 큰 상기 전하량(Q)의 범위(QR2H, QR3H) 내로부터 선택하는 이차 전지의 절연 검사 방법. 3. The method of claim 1 or 2,
An insulation inspection method for a secondary battery in which the initial charge amount Q0 is selected from within a range (QR2H, QR3H) of the charge amount Q greater than the minimum gradient charge amount QL.
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